一、地震测井

一、地震测井

地震测井主要用来进行原位纵波、横波波速测定。通过波速测定划分井孔剖面,研究井孔周围情况,提供物理力学参数。地震测井按其工作方式可分为井地激发接收(单孔法)及异孔激发接收(跨孔法)两种方法。

(一)地震测井工作方式

1.井地激发接收方式

井地激发接收地震测井也叫单孔法,如图10-34和图10-35所示。

图10-34是井中激发地面接收的方式。这种方式可以采用雷管或少量炸药做井中震源。通常在通过井口的测线上,布置3~4个检波器,接收由震源通过井壁地层传来的弹性波。

图10-35是地面激发井中接收方式的野外工作示意图。震源位于井口附近,可以用雷管、炸药做震源,也可以用重锤撞击的方法做震源。为了产生横波,将一木板紧密地与地面耦合,之后用重锤撞击木板侧面,这样便可产生S(横)波。井中使用带有能使其紧贴井壁装置的三分量井中检波器。先将检波器放入井底,之后由深到浅逐点测量。为提高效率,有时也采用地面一次激发、井内多点接收的方式。那时井内同时布置多个检波器(那时井中要有井液,检波器吊挂在井液中接收)。

图10-34 井中激发地面接收工作示意图

图10-35 地面激发井中接收工作示意图

A—重锤下落;B—锤击方向;C—爆炸震源

2.异孔激发接收方式

这种工作方式是从一口井中激发,在其他井中接收。当井孔距离较小(仅数米时),可以利用直达波测定波速,称为直达波法。当井孔间距离较大时,接收的初至波可能是直达波,也可能是折射波。当初至波是折射波时,由传播时间和传播距离求得的速度是钻孔间岩层的平均速度。所以也称其为平均速度法。其井中震源可以是雷管、炸药,也可以是紧贴井壁的载荷板。载荷板受由地面控制的重荷撞击而在井壁产生横波。检波器为紧贴井壁的三分量井中检波器。图10-36为异井激发接收工作示意图。

地震测井工作中一般可用浅层地震仪进行放大、记录,而不需专门另备放大、记录仪器。另外,为了向井中检波所附带的胶囊里充气(或充液)以使其紧贴井壁而设置有控制泵。

根据地震测井记录计算出速度资料,或得出沿井孔的速度曲线。

(二)应用实例

1.某坝址勘测中的应用

某坝址区的河床基岩为雾迷山硅质白云质灰岩,河床覆盖层为砂卵砾石层,层厚约20m。基岩地层走向北东,倾向南东,倾角6°~12°,为一单斜构造。河床两岸隙裂发育,以往勘察工作中未发现坝址河床地段有大断裂现象。仅在519号孔的70~80m深处发现一陡倾角断层破碎带。为进一步了解孔间是否有大断裂存在,利用河床已有的三个钻孔进行了跨孔法地震测井。图10-37给出了三个钻孔的相对位置图,以及526号孔激发、518号孔接收,526号孔激发、519号孔接收,519号孔激发、518号孔接收三组跨孔激发接收时所测得的三条速度曲线。

图10-36 异井激发接收工作示意图

图10-37 地震测井速度曲线

测量采取同高程激发接收方式,以小剂量炸药爆炸做震源,测点距一般取2m,个别点距为4m。从所测三条曲线可以看出基岩内部速度变化不大,且波速均在6km/s左右,反映出岩层宏观上比较均匀,岩性较好,岩石坚硬。另526号孔激发、519号孔接收所测波速高于另外两孔激发、518号孔接收所测的波速。而从钻孔资料看,此间岩性变化不大。可能在526号孔与518号孔之间,以及519号孔和518号孔之间有隐伏陡倾角断层和裂隙密集带。结合应用折射波法探查小构造,在518号孔附近有较多异常,而在519号孔附近只有一条断裂。地震测井结果与起面地震观测结果相一致。另外,井孔上部有视速度上升段,可推测覆盖层的厚度。

2.利用波速测井划分地层

在某河弯口勘测工作中,进行了跨孔法波速测量。根据速度测井资料,该地可分为三层。第一层为表层冲积淤积层,波速为800~1500m/s;第二层为砂层,波速在1600~1800m/s之间;第三层为白垩纪地层,波速为2200~2300m/s。

图10-38为3号孔和4号孔间所测得的波速曲线及部分波形记录图。

由所测速度曲线看,井深14m以上波速较低,为1500m/s左右,为冲积层。井深14~27m处波速明显增大,达1700m/s以上,这一段为砂层地段。27m以下波速再度上升,达2200m/s以上,反映了基岩的波速。以此划分了井孔剖面。从波形图看,在井深19~23m处所记录到的初至波为折射波,是经第三层上界面产生的折射波,续至波为直达波。

图10-38 利用地震测井划分地层实例一

图10-39给出了上述地区利用跨孔法地震测井确定反射界面的实测曲线。在6号孔和7号孔之间,进行了跨孔法地震测井,工作方式同前。由图10-39(a)速度曲线可知,14~25m处岩层波速均在1700m/s左右,此段岩层为砂层。6号孔和7号孔均未打到基岩。图10-39(b)所记录的波形图中,除记录到直达初至波外,还接收了续至的反射波。该反射波为经第三层介质上界面反射的反射波。已知该层产状近于水平,由此依据反射定律可确定反射界面位置。图10-39(a)所画白垩系地层层面即是根据地震测井资料所确定的。